JP2689176B2 - 断層撮影画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、断層撮影により得られた断層画像に現われ
る流れ像を低減もしくは除去する画像処理を行なう断層
撮影画像処理装置に関するものである。

（従来の技術） 記録された放射線画像を読み取って画像データを得、
この画像データに適切な画像処理を施した後、画像を再
生記録することは種々の分野で行なわれている。たとえ
ば、後の画像処理に適合するように設計されたガンマ値
の低いＸ線フィルムを用いてＸ線画像を記録し、このＸ
線画像が記録されたフィルムからＸ線画像を読み取って
電気信号に変換し、この電気信号（画像データ）に画像
処理を施した後コピー写真等に可視像として再生するこ
とにより、コントラスト，シャープネス，粒状性等の画
質性能の良好な再生画像を得ることのできるシステムが
開発されている（特公昭61−5193号公報参照）。

また本願出願人により、放射線（Ｘ線，α線，β線，
γ線，電子線，紫外線等）を照射するとこの放射線エネ
ルギーの一部が蓄積され、その後可視光等の励起光を照
射すると蓄積されたエネルギーに応じて輝尽発光を示す
蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、人体等の被
写体の放射線画像を一旦シート状の蓄積性蛍光体に撮影
記録し、この蓄積性蛍光体シートをレーザー光等の励起
光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発光
光を光電的に読み取って画像データを得、この画像デー
タに基づき被写体の放射線画像を写真感光材料等の記録
材料、CRT等に可視像として出力させる放射線画像記録
再生システムがすでに提案されている（特開昭55−1242
9号，同56−11395号，同55−163472号，同56−104645
号、同55−116340号等）。

このシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真
システムと比較して極めて広い放射線露光域にわたって
画像を記録しうるという実用的な利点を有している。す
なわち、蓄積性蛍光体においては、放射線露光量に対し
て蓄積後に励起によって輝尽発光する発光光の光量が極
めて広い範囲にわたって比例することが認められてお
り、従って種々の撮影条件により放射線露光量がかなり
大幅に変動しても、蓄積性蛍光体シートより放射される
輝尽発光光の光量を読取ゲインを適当な値に設定して光
電変換手段により読み取って電気信号に変換し、この電
気信号を用いて写真感光材料等の記録材料、CRT等の表
示装置に放射線画像を可視像として出力させることによ
って、放射線露光量の変動に影響されない放射線画像を
得ることができる。

ところで記録シートに被写体の放射線画像を撮影記録
する方法のひとつに、いわゆる断層撮影法と呼ばれる方
法がある（たとえば、特開昭58−67245号公報参照）。

断層撮影法とは、たとえば被写体を固定しておいて、
被写体内部の目的とする断層に平行な面上に支点をおい
て、放射線源と記録シートとを同時に反対の方向に移動
させ、目的とする断層面上にある部分は記録シートの同
じ位置に撮影されるようにすることにより、断層面の上
下にある部分の像をぼかして断層面上の部分をはっきり
とした像として撮影記録する方法である。放射線源と記
録シートの移動方式としては、種々の方式が用いられて
おり、その主な１つとして断層面の上下にある部分の像
を所定の一方向にのみぼかすように直線的に移動して断
層撮影を行なう直線断層撮影法があり、他の方法とし
て、円，楕円，ハイポサイクロイド，渦巻状に移動して
撮影する方法もある。

（発明が解決しようとする課題） この断層撮影法を用いて得られた放射線画像（断層撮
影画像）中の観察の対象となる中央領域に、撮影対象と
された断層面以外に存在する放射線透過量の大きく変化
した部分の像が上記移動方向（直線断線撮影の場合には
直線一方向（以下「左右方向」と称する）となる）に沿
った障害陰影（以下これを「流れ像」と称する）として
混入してくることがあり、この流れ像のために観察しに
くい画像となり、あるいはこの流れ像に相当する被写体
が撮影対象とされた断層面に現に存在しているかのよう
に誤認識してしまうことがあった。

従来この流れ像を低減する方法として、以下に述べる
方法が知られている（第41回日本放射線技術学会総会予
稿集 1985 第168頁〜第169頁「直線断層撮影像の障害
陰影消去」福井医科大学附属病院放射線部 松田ら）。

この方法は直線断層撮影像を対象としており、流れ像
が左右の一方向に延びているためこの左右方向について
低空間周波数であることを利用して、撮影対象とされた
断層面の画像を表わす画像データを画像の左右方向につ
いて移動平均し、左右方向について該画像の低空間周波
数成分のみを担持する平均化画像データを生成して上記
画像データからこの平均化画像データを引き算すること
により左右方向について流れ像に対応する低空間周波数
成分が相対的に低減された画像を生成する方法である。

この方法も流れ像をある程度低減することには成功し
ているが、流れ像の低減の程度も十分でなく、また流れ
像を低減するほど流れ像とほぼ同程度の空間周波数成分
を有する有用な画像情報も失われてしまうという問題点
がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、有用な画像情報が流れ
像と同程度の空間周波数成分を有する場合であっても、
この画像情報を保持したまま流れ像を十分に低減させる
ことのできる機能を備えた断層撮影画像処理装置を提供
することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の断層撮影画像処理装置は、 断層撮影により得られた、被写体の互いに平行かつ互
いに異なる複数の各断層面の画像を表わす複数の画像デ
ータのうちの、所望とする第一の断層面の画像を表わす
第一の画像データを除く一つもしくは複数の他の画像デ
ータに基づいて、前記第一の画像データが担持する画像
に現われる流れ像を模擬した画像を表わす第二の画像デ
ータを求める流れ像模擬手段と、 前記第一の画像データと前記第二の画像データとに基
づいて、前記流れ像が低減もしくは除去された画像を表
わす第三の画像データを求める流れ像除去手段とを備え
たことを特徴とするものである。

ここで、上記断層撮影画像処理装置において、 前記複数の画像データに基づいて補間演算を行なうこ
とにより、互いに隣接する２つの前記断層面に挾まれた
新たな断層面の画像を模擬した一つもしくは複数の補間
画像データを求める補間演算手段を備え、 前記流れ像模擬手段において、前記他の画像データと
ともに前記補間画像データを用いて前記第二の画像デー
タを求めるように構成することが好ましい。

（作用） 本発明は、所望とする第一の断層面と平行な他の断層
面の画像データを用いて、上記第一の断層面の画像に現
われる流れ像を模擬して、上記第一の断層面の画像に現
れた実際の流れ像と上記模擬された流れ像とを引き算す
ることをその根本思想とするものである。

即ち、本発明の断層撮影画像処理装置は、所望とする
第一の断層面の画像を表わす第一の画像データを除く一
つもしくは複数の他の画像データに基づいて、前記第一
の画像データが担持する画像に現われる流れ像を模擬し
た画像を表わす第二の画像データを求める流れ像模擬手
段と、前記第一の画像データと前記第二の画像データと
に基づいて、前記流れ像が低減もしくは除去された画像
を表わす第三の画像データを求める流れ像除去手段とを
備えているため、流れ像以外の画像情報はたとえ該流れ
像と同程度の空間周波数成分であってもこれを保存した
まま流れ像を低減もしくは除去することができる。

また前記複数の画像データに基づいて新たな断層面の
画像を模擬した一つもしくは複数の補間画像データを求
め、前記他の画像データとともにこの補間画像データを
用いて前記第二の画像を求めるようにすること、より高
精度に流れ像のみを低減もしくは除去することが可能と
なる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。尚ここでは前述した蓄積性蛍光体シートを用いるシ
ステムについて説明する。

第１図は、直線断層撮影装置の一例を略示した図であ
る。

Ｘ線源６は図に示した矢印Ａ方向に移動する。また被
写体（ここでは人体の頭部）８を挾んでＸ線源６と対向
する位置に積み重ねられた５枚の蓄積性蛍光体シート1,
2,3,4,5は、積み重ねられたままＸ線源６の移動と同期
して矢印Ｂ方向に移動する。このＸ線源６および蓄積性
蛍光体シート1,2,3,4,5の移動中にＸ線源６からＸ線７
が多数回発せられ、被写体３を透過したＸ線7aにより蓄
積性蛍光体シート1,2,3,4,5に多数回撮影が行なわれ、
これにより各蓄積性蛍光体シート1,2,3,4,5にＸ線断層
撮影画像が蓄積記録される。ここで蓄積性蛍光体シート
1,2,3,4,5はＸ線源６および被写体８から一枚の蓄積性
蛍光体シートの厚み分だけ互いに異なる距離に配置され
ているため、各蓄積性蛍光体シート1,2,3,4,5にはそれ
ぞれ被写体８の互いに異なる断層面10,11,12,13,14の断
層撮影画像が蓄積記録される。

第２図は、上記のようにして得られた断層撮影画像の
一例を略示した図である。

第１図に示す５枚の蓄積性蛍光体シート1,2,3,4,5の
うちの例えば中央のシート３の略中央に被写体８の断層
面に対応する断層撮影画像８′が記録されている。この
画像８′の左右の両隅には、流れ像９が形成されている
が、観察の対象は画像８′の中央付近であるためこの両
隅の流れ像９は特に問題とはならない。ただし、画像
８′の中央付近にも図に示すように左右（第１図に示す
Ｘ線源６およびシート1,2,3,4,5の移動方向に対応する
方向）に延びる流れ像15が混入している。この流れ像15
は画像８′の観察領域内に現われているため、取り除く
必要のある流れ像である。

第３図は、Ｘ線画像読取装置の一例と、本発明の断層
撮影画像処理装置の一実施例を内包するコンピュータシ
ステムとを表わした斜視図である。

Ｘ線断層撮影画像が記録された５枚の蓄積性蛍光体シ
ート1,2,3,4,5が一枚ずつＸ線画像読取装置20の所定位
置にセットされる。ここでは蓄積性蛍光体シート１がセ
ットされたものとして説明する。この所定位置にセット
された蓄積性蛍光体シート１は、モータ21により駆動さ
れるエンドレスベルト等のシート搬送手段22により、矢
印Ｙ方向に搬送（副走査）される。一方、レーザー光源
23から発せられた励起光ビーム24はモータ25により駆動
され矢印方向に高速回転する回転多面鏡26によって反射
偏向され、ｆθレンズ等の集束レンズ27を通過した後、
ミラー28により光路を変えて蓄積性蛍光体シート１に入
射し副走査の方向（矢印Ｙ方向）と略垂直な矢印Ｘ方向
に主走査する。蓄積性蛍光体シート１の励起光24が照射
された箇所からは、蓄積記録されているＸ線画像情報に
応じた光量の輝尽発光光29が発散され、この輝尽発光光
29は光ガイド30によって導かれ、フォトマルチプライヤ
（光電子増倍管）31によって光電的に検出される。上記
光ガイド30はアクリル板等の導光性材料を成形して作ら
れたものであり、直線状をなす入射端面30aが蓄積性蛍
光体シート１上の主走査線に沿って延びるように配さ
れ、円環状に形成された射出端面30bにフォトマルチプ
ライヤ31の受光面が結合されている。入射端面30aから
光ガイド30内に入射した輝尽発光光29は、該光ガイド30
の内部を全反射を繰り返して進み、射出端面30bから射
出してフォトマルチプライヤ31に受光され、Ｘ線画像を
表わす輝尽発光光29がフォトマルチプライヤ31によって
電気信号に変換される。

フォトマルチプライヤ31から出力されたアナログ出力
信号SAは対数増幅器32で対数的に増幅され、A/D変換器3
3でディジタル化され、ディジタル信号としての画像デ
ータが得られる。この画像データは蓄積性蛍光体シート
１に蓄積記録されたＸ線断層撮影画像を表わす画像デー
タであり、この画像データをS₁と称することとする。

得られた画像データS₁は、コンピュータシステム40に
入力される。このコンピュータシステム40は、本発明の
断層撮影画像処理装置の一例を内包する構成を有するも
のであり、CPUおよび内部メモリが内蔵された本体部41,
補助メモリとしてのフロッピィディスクが挿入されドラ
イブされるドライブ部42,オペレータがこのコンピュー
タシステム40に必要な指示等を入力するためのキーボー
ド43および必要な情報を表示するためのCRTディスプレ
イ44から構成されている。

上記と同様にして他の蓄積性蛍光体シート2,3,4,5に
蓄積記録された各断層撮影画像も読み取られ、これらの
各蓄積性蛍光体シート2,3,4,5に蓄積記録された各断層
撮影画像を表わす各画像データS₂，S₃，S₄，S₅が得ら
れ、コンピュータシステム40に入力される。

第４図は、コンピュータシステム40における処理の流
れを示した図である。

ここでは画像データS₁，S₂，S₃，S₄，S₅が担持するＸ
線断層撮影画像をそれぞれ画像1,画像2,画像3,画像4,画
像５と称する。またここでは画像データS₃が本発明にい
う所望とする第一の断層面（第１図に示す断層面12）の
画像を表わす第一の画像データ、即ち画像３が観察対象
とされる画像であって、ここではこの画像３に現われる
流れ像15（第２図参照）を取り除く処理を施すものとす
る。

ここで先ず２つの画像データS₁，S₂に基づいて互いに
対応する各画素毎に、式 S₁₂＝（S₁＋S₂）/2 ……（１） に従って演算が行なわれ、これら２つの画像データS₁，
S₂にそれぞれ対応する２つの断層面の中間の断層面の画
像を模擬した補間画像データS₁₂が得られる。またこれ
と同様にして、各式 S₂₃＝（S₂＋S₃）/2 ……（２） S₃₄＝（S₃＋S₄）/2 ……（３） S₄₅＝（S₄＋S₅）/2 ……（４） に従って演算が行なわれ、補間画像データS₂₃，S₃₄，S
₄₅が求められる。尚本実施例ではコンピュータシステム
40における上記（１）〜（４）式に従って補間画像デー
タS₁₂，S₂₃，S₃₄，S₄₅を求める機能が、本発明にいう補
間演算手段の一例と観念される。

次に画像データS₃を除く画像データS₁，S₂，S₄，S₅と
上記のようにして求められた補間画像データS₁₂，S₂₃，
S₃₄，S₄₅のそれぞれについて、流れ像の生じる方向につ
いて前述した従来例と同様にして、流れ像の空間周波数
成分（低空間周波数成分）を相対的に減少させるいわゆ
るボケマスク処理を行なうことにより、これらの各画像
データS₁，S₁₂，S₂，S₂₃，S₃₄，S₄，S₄₅，S₅が担持する
画像に現われる流れ像の低減化が図られる。これは本発
明において必須なものではないが、これらの画像データ
S₁，S₁₂，S₂，S₂₃，S₃₄，S₄，S₄₅，S₅が担持する各画像
には該各画像に対応する断層面以外の情報が流れ像とし
て入り込んでいる場合があるため、後述するようにして
画像３に現われる流れ像15（第２図参照）を模擬するに
際し上記各画像データS₁，S₁₂，S₂，S₂₃，S₃₄，S₄，
S₄₅，S₅が担持する各画像には該各画像に対応する各断
層面の情報のみが含まれていることが好ましいために該
各画像に現われる流れ像の低減化を行なったものであ
る。

次に上記のようにして求めた画像データS₁′，
S₁₂′，S₂′，S₂₃′，S₃₄′，S₄′，S₄₅′，S₅′のそれ
ぞれに基づいて、該各画像データS₁′，S₁₂′，S₂′，S
₂₃′，S₃₄′，S₄′，S₄₅′，S₅′に対応する各断層面の
被写体情報が画像３にどのように流れ像として現われる
かを模擬し、模擬された流れ像を担持する各画像データ
S₁″，S₁₂″，S₂″，S₂₃″，S₃₄″，S₄″，S₄₅″，S₅″
が生成される。

第５図は、流れ像を模擬した画像を生成するためのフ
ィルタの一例を図示した図である。

ここでは流れ像の生じる方向について各画像データ
S₁′，S₁₂′，S₂′，S₂₃′，S₃₄′，S₄′，S₄₅′，S₅′
と第５図に示す関数との畳み込み積分が施され、画像３
に現われる流れ像が模擬される。ここで画像データ
S₂₃′，S₃₄′は画像３の断層面に隣接した断層面の画像
を担持するものであるため畳み込み積分を実行する際に
はフィルタ関数として第５図（ａ）のように幅の狭いフ
ィルタ関数が採用され、画像３の断層面から離れるに従
って画像データS₂′，S₄′については第５図（ｂ）、画
像データS₁₂′，S₄₅′については第５図（ｃ）、画像デ
ータS₁′，S₅′については第５図（ｄ）のフィルタ関数
が採用される。上記のようにして画像３に現われる流れ
像を模擬した画像データS₁″，S₁₂″，S₂″，S₂₃″，S
₃₄″，S₄″，S₄₅″，S₅″の平均値 S_B＝（S₁″＋S₁₂″＋S₂″＋S₂₃″＋S₃₄″＋S₄″＋S₄₅″
＋S₅″）/8 …（５） が互いに対応する各画素毎に求められ、これにより画像
３に現われる流れ像を模擬した画像を表わす模擬流れ像
データS_Bが求められる。本実施例では、この模擬流れ像
データS_Bが本発明にいう第二の画像データに相当し、コ
ンピュータシステム40（第３図参照）の、画像データ
S₁，S₁₂，S₂，S₂₃，S₃₄，S₄，S₄₅，S₅に基づいて模擬流
れ像データS_Bを求める機能が本発明にいう流れ像模擬手
段に相当する。

次に下記（６）式に従って互いに S_R＝S₃−α・S_B ……（６） 対応する各画素毎に、画像３を表わす画像データS₃と上
記のようにして求めた模擬流れ像データS_Bとの重みづけ
引き算が行なわれ、これにより画像３に現われた流れ像
15と同じ低空間周波数成分の有効な画像情報は残したま
ま該流れ像15のみが低減される。尚ここでαは流れ像が
最良に低減されるように実験等により求められる値であ
り、例えば0.9〜0.95が採用される。

次に本発明では必須なことではないが、本実施例では
さらに画像データS_Rに、流れ像の空間周波数成分（低空
間周波数成分）を相対的に低減させるボケマスク処理が
施され、画像データS_Rが担持する画像に残存する流れ像
がさらに低減された画像データS_R′が生成される。これ
は、画像３に現われた流れ像15は各画像データS₁，
S₁₂，S₂，S₂₃，S₃₄，S₄，S₄₅，S₅に対応する各断層面以
外の被写体部分からの情報も含まれたものであり、した
がって有限個の断層面の情報に基づいて模擬した流れ像
（模擬流れ像データS_B）は画像３に現に現われた流れ像
と多少異なっていることも考えられるため、上記のよう
にして流れ像低減化を図った画像データS_Rについて、該
画像データS_Rが担持する画像中の有効な画像情報を十分
に残す範囲で該画像に残存する流れ像をさらに低減化す
るものである。

このようにして求めた流れ像の除去された画像データ
S_R′は図示しない画像出力装置に伝送され、該画像出力
装置において画像データS_R′に基づく可視画像が出力さ
れる。

尚、上記実施例では補間画像データS₁₂，S₂₃，S₃₄，S
₄₅を求めたが、この補間画像データS₁₂，S₂₃，S₃₄，S₄₅
を求める処理を省き、画像データS₁，S₂，S₄，S₅に基づ
いて模擬流れ像データS_Bを求めてもよい。また上記実施
例では５枚の蓄積性蛍光体シート1,2,3,4,5を用いて求
められた互いに異なる断層面の画像を表わす５つの画像
データS₁，S₂，S₃，S₄，S₅に基づいて処理を行なった
が、本発明を実施するに際し用いられる画像データは５
つに限られるものではなく、流れ像の所望とする低減化
の程度や演算時間等を考慮して種々に定めることができ
るものである。

また、以上の説明においては直線軌道の断線撮影に関
してのみ示したが、本発明はこれに限るものではなく、
円，楕円，ハイポサイクロイド，渦巻等の軌道の断層撮
影に関しても適用可能なものである。直線以外の軌道の
断層撮影においては、重畳されるボケ像（流れ像）は２
次元的になり、その形状は軌道の種類によって異なる。
従ってボケマスク処理や模擬処理は、２次元的な処理を
行なう必要がある。

さらに上記実施例では蓄積性蛍光体シートを用いたシ
ステムについて説明したが、本発明の断層撮影画像処理
装置は、蓄積性蛍光体シートを用いるシステムの他、Ｘ
線感光銀塩フイルム等を用いたシステムにも適用できる
ことはもちろんである。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明の断層撮影画像処
理装置は、複数の各断層面の画像を表わす複数の画像デ
ータのうちの、所望とする第一の断層面の画像を表わす
第一の画像データ以外の他の画像データに基づいて、上
記第一の断層面の画像に現われる流れ像を模擬した画像
を表わす第二の画像データを求め、この第二の画像デー
タと上記第一の断層面の画像を表わす第一の画像データ
とに基づいて流れ像が低減もしくは除去された画像を表
わす第三の画像データを求めるように構成したため、第
一の断層面の画像の有効な画像情報を残しつつ該画像中
の流れ像を低減もしくは除去することができる。

また上記複数の画像データに基づいて補間演算を行な
うことにより新たな断層面の画像を模擬した補間画像デ
ータを求め、上記他の画像データとともにこの補完画像
データを用いて上記第二の画像データを求めることによ
り、第一の断層面の画像中の有効な画像情報を残しつつ
該画像中の流れ像をより確実に低減もしくは除去するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、直線断層撮影装置の一例を略示した図、 第２図は、断層撮影画像の一例を略示した図、 第３図は、Ｘ線画像読取装置の一例と、本発明の断層撮
影画像処理装置の実施例を内包するコンピュータシステ
ムとを表わした斜視図、 第４図は、コンピュータシステムにおける処理の流れを
示した図、 第５図は、流れ像を模擬した画像を生成するためのフィ
ルタを図示した図である。 1,2,3,4,5……蓄積性蛍光体シート ６……Ｘ線源、８……被写体 10,11,12,13,14……断層面 15……流れ像、20……Ｘ線画像読取装置 23……レーザ光源、26……回転多面鏡 29……輝尽発光光 31……フォトマルチプライヤ 40……コンピュータシステム

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断層撮影により得られた、被写体の互いに
   平行かつ互いに異なる複数の各断層面の画像を表わす複
   数の画像データのうちの、所望とする第一の断層面の画
   像を表わす第一の画像データを除く一つもしくは複数の
   他の画像データに基づいて、前記第一の画像データが担
   持する画像に現われる流れ像を模擬した画像を表わす第
   二の画像データを求める流れ像模擬手段と、 前記第一の画像データと前記第二の画像データとに基づ
   いて、前記流れ像が低減もしくは除去された画像を表わ
   す第三の画像データを求める流れ像除去手段とを備えた
   ことを特徴とする断層撮影画像処理装置。
2. 【請求項２】前記複数の画像データに基づいて補間演算
   を行なうことにより、互いに隣接する２つの前記断層面
   に挟まれた新たな断層面の画像を模擬した一つもしくは
   複数の補間画像データを求める補間演算手段を備え、 前記流れ像模擬手段が、前記他の画像データとともに前
   記補間画像データを用いて前記第二の画像データを求め
   るものであることを特徴とする請求項１記載の断層撮影
   画像処理装置。